Detaljer om LED-spänning - hur man känner till driftströmmen
Ofta får en reparatör eller hobbyist tag på en lysdiod utan teknisk dokumentation. Korrekt användning av halvledarenheter kräver kunskap om deras egenskaper, annars är det oundvikligt att det ljusemitterande elementet snabbt går sönder. Även om den styrande parametern för lysdioder är strömmen är det viktigt att känna till driftsspänningen - om den överskrids kommer p-n-övergången inte att hålla länge.
Hur du tar reda på vilken lysdiod som sitter i lampan
Det enklaste alternativet är om lampan är fullt fungerande. I det här fallet behöver du bara mäta spänningsfallet över något av elementen. Om ett eller flera av elementen inte tänds när strömmen sätts på (eller alla) måste du gå en annan väg.
Om lampan är byggd med en drivkrets anges utgångsspänningen på drivkretsen som en övre och undre gräns. Detta beror på att drivrutinen stabiliserar strömmen. För att göra detta måste den ändra spänningen inom vissa gränser. Den faktiska spänningen måste mätas med en multimeter för att se till att den ligger inom normala gränser. Bestäm sedan visuellt (från PCB-spåren) antalet parallella kedjor av lysdioder i matrisen och antalet element i kedjan. Spänning av föraren ska divideras med antalet element som är seriekopplade. Om spänningen inte är markerad på drivrutinen kan den endast mätas med den faktiska spänningen.
Om armaturen är byggd med ett förkopplingsmotstånd och dess motstånd är känt (eller kan mätas) kan LED-spänningen bestämmas genom beräkning. För att göra detta måste du känna till driftströmmen. I detta fall är det nödvändigt att beräkna:
- spänningsfallet över motståndet - Uresistor=Irab*Resistor;
- spänningsfall på LED-kedjan - Uled=Upply - Uresistor;
- Dela Uled med antalet enheter i kedjan.
Om Irab inte är känd kan den antas vara 20-25 mA (motståndskretsen används för lanternor med låg effekt). Noggrannheten kommer att vara godtagbar för praktiska ändamål.
Hur många volt är lysdiodens spänning i framåtriktningen?
Om du studerar en standard volt-ampere-karaktäristik för en lysdiod kommer du att märka flera karakteristiska punkter på den:
- Vid punkt 1 börjar p-n-övergången att öppnas. En ström börjar flöda genom den och lysdioden börjar lysa.
- När spänningen ökar når strömmen ett driftsvärde (i det här fallet 20 mA) och vid punkt 2 är spänningen i drift för lysdioden och ljusstyrkan blir optimal.
- När spänningen ökar ytterligare ökar strömmen och når sitt högsta tillåtna värde i punkt 3. Därefter misslyckas den snabbt och CVC-kurvan växer endast teoretiskt (streckad sektion).
Det bör noteras att efter slutet av böjningen och när man når det linjära avsnittet är CVC brantare, vilket leder till två konsekvenser:
- Med ökande ström (t.ex. när drivrutinen inte fungerar eller när det inte finns något förkopplingsmotstånd) ökar spänningen svagt, så vi kan tala om ett konstant spänningsfall vid p-n-övergången, oberoende av driftströmmen (stabiliseringseffekt);
- Med en liten ökning av spänningen ökar strömmen snabbt.
Därför är det inte möjligt att märkbart öka spänningen vid cellen i förhållande till driftsspänningen.
Hur många volt lysdioder kan användas
Lysdiodernas parametrar beror främst på materialet i p-n-övergången, även om vissa egenskaper beror på konstruktionen. Typiska värden för driftsspänning och luminescensfärg för lågeffektelement vid 20 mA sammanfattas i tabellen:
| Material | Färg för glöd | Direkt spänningsområde, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infraröd | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Röd | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Orange | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Gul | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Grön | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Blå | 3,2 – 4,5 |
| Fosfor | Vit | 2,7 – 4,3 |
Lysdioder med hög effekt arbetar med höga strömmar. Det populära LED 5730-chippet är till exempel konstruerat för kontinuerlig drift vid en strömstyrka på 150 mA. Men på grund av den branta E-V-kurvan som stabiliserar spänningsfallet är dess Urab cirka 3,2 V, vilket ligger inom det värde som visas i tabellen.
Hur man hittar spänningen
Den mest uppenbara metoden för att bestämma spänningen i en halvledarenhet är att använda ett justerbart nätaggregat. Om strömförsörjningen regleras från noll och det är möjligt att kontrollera strömmen (eller ännu bättre, begränsa strömmen) behövs inget annat.
Det är nödvändigt att ansluta LED:n till källan, med strikt iakttagande av polariteten. Därefter ska spänningen höjas försiktigt (upp till 3...3,5V). Vid en viss spänning blinkar lysdioden med full effekt. Denna nivå motsvarar ungefär driftströmmen, som kan avläsas på amperemätaren. Om enheten inte har en inbyggd amperemätare är det mycket önskvärt att övervaka strömmen med en extern mätare.
Denna metod är tillämplig på instrument för optiska avståndsmätningar. UV- och IR-lysdiodernas sken är inte synligt för det mänskliga ögat, men i det senare fallet är det möjligt att övervaka lysdiodernas tändning med hjälp av en smartphone-kamera. Med denna metod kan man övervaka uppkomsten av infraröd strålning.
Viktigt! Överskrid inte spänningsgränsen på 3...3,5 V! Om lysdioden inte lyser under dessa förhållanden kan enhetens polaritet vara felaktig. Det kan misslyckas på grund av att gränsen för omvänd spänning överskrids.
Om en reglerad källa inte finns tillgänglig kan ett vanligt nätaggregat med en fast utgång som är högre än den förväntade spänningen för lysdioden användas. Eller till och med ett 9 V-batteri, men endast en liten lysdiod kan testas. Ett motstånd måste lödas i serie med det ljusalstrande elementet så att strömmen i kretsen inte överskrider den övre gränsen. Om man antar att lysdioden har låg effekt och fungerar med en ström på högst 20 mA, för en källa med en utgångsspänning på 12 V, bör motståndet vara cirka 500 ohm. Om en hög effektbelysning (t.ex. storlek 5730) med 150 mA används (ett batteri ger inte alltid den strömmen), bör motståndet vara ca 10 ohm. Anslut kretsen till en likspänningskälla, se till att lysdioden lyser och mät spänningsfallet över den.
Det finns också alternativa sätt att ta reda på hur många Volter som lysdioden är dimensionerad för..
Använda en multimeter
Med vissa multimetrar är den spänning som läggs på terminalerna i diodtestläge tillräckligt hög för att tända lysdioden. En sådan mätare kan användas för att bestämma lysdiodens driftsspänning, samtidigt som man kontrollerar halvledarelementets pinout. Om den är korrekt ansluten börjar p-n-övergången glöda och testaren visar ett visst motstånd (beroende på typen av lysdiod). Problemet med den här metoden är att du behöver en andra multimeter för att mäta det faktiska U-värdet vid lysdiodens stift. Och en annan sak: multimeterets mätspänning är sannolikt inte tillräcklig för att få lysdioden att nå sin nuvarande driftspunkt. Visuellt kan detta ses genom ett otillräckligt starkt sken, medan det för mätningsändamål innebär att lysdioden inte har nått den linjära delen av IAC och att den faktiska driftsspänningen kommer att vara högre.
Genom utseende
Driftsspänningen kan uppskattas grovt utifrån det yttre utseendet och lysdiodernas färg (ibland kan färgen till och med bestämmas utan att enheten är strömförsörjd). Tabellen ovan kan användas för detta ändamål. Det är dock inte möjligt att entydigt fastställa spänningen utifrån färgen på lysdiodens sken. Ofta färgar tillverkarna föreningen så att p-n-övergångens emissionsfärg kombineras med linsens färg för att skapa en ny ny nyans. Dessutom varierar parametrarna (se tabell) för olika typer av lysdioder även inom en och samma färg. För en vit lysdiod kan skillnaden i spänning till exempel vara mer än 50 %.
Hur du tar reda på hur mycket ström LED:n är dimensionerad för
Allt ovanstående gäller för konventionella lysdioder som fungerar utan ytterligare interna komponenter. Den befintliga tekniken gör det möjligt att integrera ytterligare komponenter. Till exempel dämpningsmotstånd. På detta sätt produceras lysdioder för högre spänningar - 5, 12 eller 220 V -. Det är nästan omöjligt att visuellt upptäcka tändspänningen i sådana anordningar.. Därför finns det bara en väg att gå.
Om de tidigare metoderna misslyckades och du är säker på att lysdioden är felaktig bör du försöka sätta en högre spänning på den. Först 5 V, öka sedan spänningen till 12 V, om det inte ger något resultat - du kan försöka öka ytterligare, upp till 220 В. Det är dock bättre att inte experimentera med denna spänning, eftersom den är farlig för människor. Dessutom kan du förstöra LED-höljet om du gör ett fel. Detta kan orsaka en liten explosion, smältning av ledningsisoleringen, brand osv. Numera har tekniken gått framåt och lysdioder är inte så dyra att du riskerar din utrustning och din hälsa.
Förstärk dina kunskaper med en video.
